Mientras que en los cálculos de estimación de ciertos parámetros la posibilidad de errores es reducida, otros parámetros y entre ellos la impedancia de secuencia cero, pueden presentar notables apartamientos entre la estimación y mediciones.

Esta es la razón por la que a continuación se hace referencia a como obtener resultados de mediciones y combinar estos resultados para poderlos comparar con valores estimados.

Puede ser conveniente y util observar estos temas con el enfoque que actualmente plantean las normas IEC en la publicacion 60076-8 TRANSFORMADORES DE POTENCIA - GUÍA DE APLICACIÓN.

Para la medición simplemente se cortocircuita un arrollamiento y el otro se alimenta con tensión homopolar.

Pueden tener conexiones distintas para cada uno de los arrollamientos es decir:

Con estas conexiones se pueden realizar los esquemas más utilizados que son:

Recordemos que la conexión zigzag se utiliza en los arrollamientos de transformadores de distribución, y en media tensión de los reactores de neutro.

La medida de la impedancia de secuencia cero se realiza aplicando tensión entre los bornes de línea conectados entre si y el neutro. Para que circule una corriente de alimentación I se debe aplicar una tensión V y en cada una de las fases circulará una corriente 1/3 siendo, la corriente de neutro es 3 veces la corriente de fase figura 16:

Para los transformadores de tres arrollamientos que tienen uno de los arrollamientos en triángulo (normalmente de compensación para las armónicas o bien para ser cargado) y dos en estrella, se consideran dos tipos de impedancias homopolares:

Estos valores están relacionados como ya visto con las impedancias de secuencia directa, y estas relaciones pueden usarse para conocer más del transformador.

Veamos ahora los casos particulares mas destacados

Se debe considerar si los neutros de los arrollamientos están conectados a la red o aislados de modo de permitir un circuito de retorno para la corriente o no.

Si los neutros no están conectados a la red la impedancia de secuencia cero alcanza un valor muy grande, en la práctica el circuito se cierra a través de la capacitancia entre arrollamientos.

Si el arrollamiento que consideramos tiene el neutro conectado a la red, mientras que el otro arrollamiento no tiene el neutro conectado a la red (YNy), la impedancia de secuencia cero adquiere un valor del orden de la impedancia propia del transformador como ya visto (100%).

El valor de la impedancia de secuencia cero aumenta notablemente cuando en vez de transformadores a columnas, se trata de transformadores con núcleo acorazado o con núcleo a columnas con columnas de retorno (trifásico con núcleo de cinco columnas), reduciéndose la reluctancia.

Cuando ambos neutros están efectivamente conectados a tierra, la corriente de secuencia cero puede circular entre los sistemas, encontrando una impedancia baja en el transformador, figura 17.

En este caso las impedancias del sistema (de alimentacion) son menores que la impedancia serie del transformador.

Para transformadores de tres columnas, la moderada impedancia de magnetización no es despreciable. Esta reduce la efectiva impedancia del transformador a aproximadamente 90% a 95% la impedancia de cortocircuito de secuencia positiva. En un transformador con núcleo de cinco columnas o acorazado, no se presenta esta reducción.

Considerando que se alimenta desde un devanado, si el devanado opuesto (por su conexion) no acepta corriente de secuencia cero, la impedancia de entrada es la impedancia de magnetización, que depende del diseño del circuito magnético, (un circuito magnético de cinco columnas o acorazado presenta una alta impedancia de magnetización para las tensiones de secuencia cero).

Si en cambio el devanado opuesto (al de alimentacion) tiene el neutro a tierra a través de una impedancia Z_n, el diagrama de la figura 18 presenta el modelo que explica el comportamiento del circuito real.

Los transformadores transfieren corriente de secuencia cero entre dos sistemas, cuando sus neutros están a tierra.

Si el neutro de un autotransformador no está a tierra, es posible la transferencia de corrientes de secuencia cero pero encuentran una impedancia distinta. (es logico, porque solo hay camino conductivo de secuencia cero, y no hay acople magnetico, ya que los arrollamientos que terminan en el centro estrella no pueden tener corrientes de secuencia cero)

Si no es posible transferir corriente de secuencia cero de un sistema a otro, el transformador presenta una impedancia de magnetización a la corriente. Esta impedancia es muy alta en transformadores con núcleo de cinco columnas, en transformadores acorazados, y también en bancos de tres transformadores monofásicos.

En los sistemas de transmisión trifásicos en condiciones normales de servicio, por múltiples razones, las condiciones de servicio (mientras el sistema funciona en modo simetrico y equilibrado) se mantienen bien y no preocupan en cuanto a la operación del transformador.

Cuando se presentan fallas asimétricas en la red, en el sistema de tensiones fase-tierra arparece la componente de secuencia cero. El grado de asimetría depende del método de puesta a tierra del sistema. El sistema se caracteriza por un factor de puesta a tierra, que en síntesis, es la relación entre la tensión alterna fase-tierra de la fase sana durante la falla y la tensión simétrica fase-tierra antes de la falla. Esto es importante en relacion con la coordinación de la aislación.

Para un transformador de tres columnas sometido a un sistema de tensiones inducidas que incluyen componente de secuencia cero, su comportamiento depende de la geometría del circuito magnético y de la conexión de los devanados.

Para un transformador cuyo núcleo es de tres columnas, la contribución desigual de las tres columnas no se cancela en los yugos. El flujo residual de secuencia cero se cierra fuera del núcleo de hierro. Esto representa alta reluctancia y baja impedancia de magnetización para la tensión de secuencia cero. El fenómeno de que considerable parte del flujo se cierre fuera del circuito magnético puede ocurrir también durante condiciones transitorias debidas a una maniobra.

En un transformador cuyo núcleo es de cinco columnas, las columnas externas que no tienen devanado presentan un camino de retorno, para el flujo, de baja reluctancia, donde el flujo de secuencia cero se puede cerrar (figura 19). Lo mismo es aplicable a transformadores acorazados, y, por supuesto, para bancos trifásicos formados con unidades monofásicas.

Un devanado en triángulo puede cosiderarse como en cortocircuito con respecto a las tensiones de secuencia cero.

Las corrientes de secuencia cero no pueden intercambiarse entre los tres terminales de un devanado conectado en triángulo y el sistema externo. Pero la corriente de cortocircuito circulando puede inducir en otro devanado (YN) conectado en estrella con neutro accesible también conectado (figura 20).

Cuándo el arrollamiento en estrella es con neutro conectado a la red, la relación entre impedancia de secuencia cero y directa depende de la posición del arrollamiento Y respecto de D, aunque su valor como se ve en figura 2 es próximo a uno.

El transformador conectado en yn con el neutro a tierra presenta baja impedancia (de tipo de cortocircuito) para corriente de secuencia cero. La corriente del arrollamiento en triángulo produce amper - vueltas de compensación (figura 21).

Esta es la razón por la cual un arrollamiento ecualizador conectado en triángulo en un transformador Yy (o banco de transformadores monofásicos) sirve para reducir la impedancia de secuencia cero del sistema y por lo tanto su factor de falla a tierra. La consecuencia es que aumentan los valores de las probables corrientes de falla a tierra. figura 22.

Es importante asegurar que la capacidad de soportar esfuerzos electrodinámicos del devanado terciario en triángulo es suficiente para la máxima corriente de secuencia cero que se puede presentar durante una falla a tierra en cualquiera de los sistemas conectados. Si no fuera asi, se debe incorporar reactores limitadores de corriente dentro del triángulo para reducir las corrientes de fallas a valores tolerables. El agregado de reactores en el triangulo, limita la corriente de secuencia cero, pero agrega elementos suceptibles de falla en el circuito.

Las cuatro tablas siguientes (obtenidas de la norma IEC), para las combinaciones comúnmente utilizadas, da valores aproximados de la impedancia de secuencia cero para distintos circuitos magnéticos (3 y 5 columnas o acorazado) y transformadores de dos y tres arrollamientos, con distintas conexiones.

La impedancia indicada es válida para transformadores con devanados concéntricos, mencionados como (1)-(2)-(3) correspondiendo a (1) el devanado externo, y no teniendo importancia cual es el devanado de mayor tensión. (solo importa la posicion relativa)

El símbolo YN indica que el neutro del devanado está a tierra directamente o a través de una impedancia de valor bajo. El símbolo Y indica que el neutro no está conectado a tierra. (aislado)

Los valores dados como porcentaje están referidos a la impedancia base .

Para las conexiones marcadas con (*), la corriente de secuencia cero del devanado excitado no está balanceada por ninguna corriente en otro devanado. Por lo tanto la impedancia de secuencia cero es una impedancia de magnetización cuyo valor es relativamente alto o muy alto, dependiendo del circuito magnético.

En todos los otros casos, hay un balance de corriente entre los devanados, y la impedancia de secuencia cero es igual, o próxima, a la impedancia de cortocircuito entre los devanados involucrados.

La tabla tiene en cuenta solamente la impedancia propia del transformador, se desprecian las impedancias asociadas con los sistemas, es decir, que en la representación del circuito de secuencia cero, para un devanado YN, las tres fases están cortocircuitadas a tierra.

En un transformador conectado en zigzag, cada columna tiene devanados de dos fases que tienen conexión con direcciones opuestas. figura 23.

El número de amper - vueltas de la componente de corriente de secuencia cero se cancela en cada columna, no habiendo magnetización. La corriente encuentra solamente una baja impedancia de cortocircuito asociada con los flujos dispersos entre los devanados de cada columna.

El transformador presenta baja impedancia (de tipo de cortocircuito) a la corriente de secuencia cero del lado Z del sistema. Se tiene un balance de los amper - vueltas dentro del devanado en Z para la corriente de secuencia cero.

Esta es la razón por la cual un transformador con ZN cuyo neutro está conectado (a tierra) se utiliza para proporcionar un punto neutro para conectar una impedancia de neutro a tierra para un sistema cuando el devanado del transformador principal tiene conexión triángulo. El transformador conectado en Z se lo considera como un transformador de tierra o acoplamiento de neutro (neutro artificial).

Si el lado Y tiene su neutro conectado a tierra (YNzn), el transformador presenta de este lado una impedancia de magnetización para la secuencia cero, lo mismo que para la conexión YNyn antes vista. El devanado en Z, que internamente está balanceado para la secuencia cero, no puede compensar los amper - vueltas de la corriente de secuencia cero en el devanado en Y opuesto.

El neutro artificial tambien puede generarse (del lado de alta tension) con un transformador Yd, aunque el arrollamiento en d no alimenta carga alguna.

Según la norma ANSI/IEEE C57.12.90 la tensión que se debe aplicar en el ensayo para medir la impedancia de secuencia cero no debe exceder el 30% de la tensión nominal de fase ni exceder el valor de la corriente de fase nominal, cuando el transformador ensayado no tiene ningún arrollamiento conectado en triángulo.

Si en cambio hay un arrollamiento en triángulo la tensión aplicada debe ser tal que la corriente de fase en el arrollamiento en triángulo no sea demasiado elevada, no supere su valor nominal.

La norma IEC 60076-1 indica que en el caso de transformadores que tienen un devanado adicional en triángulo, el valor de la tensión de ensayo debe ser tal que la corriente en el devanado en triángulo no resulte excesiva teniendo en cuenta para ello el tiempo de aplicación de la tensión.

En el caso de transformadores que tengan más de un arrollamiento en estrella con neutro accesible, la impedancia de secuencia cero depende de la conexión y el ensayo se debe realizar mediante acuerdo entre el fabricante y el comprador. Lo que debe buscarse siempre son resultados útiles.